EP2602497B1 - Verbindung zwischen zwei Bauteilen und Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile - Google Patents

Verbindung zwischen zwei Bauteilen und Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile Download PDF

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EP2602497B1
EP2602497B1 EP12195286.5A EP12195286A EP2602497B1 EP 2602497 B1 EP2602497 B1 EP 2602497B1 EP 12195286 A EP12195286 A EP 12195286A EP 2602497 B1 EP2602497 B1 EP 2602497B1
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EP
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components
winding
fiber
overlapping region
reinforced plastic
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EP12195286.5A
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EP2602497A1 (de
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Thomas Auer
Wolfgang Dietz
Christoph Krammer
Andrea Pretzler
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Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
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Steyr Daimler Puch Fahrzeugtechnik AG and Co KG
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    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
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    • B29K2105/25—Solid
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Definitions

  • the present invention relates to a connection between two components, wherein the two components have plug-in sections with profiles which can be plugged into one another and a method for connecting two components, wherein the two components have plug-in sections with profiles which can be plugged into one another.
  • the EP 0 059 163 A1 discloses a connection between a hollow shaft made of fiber-reinforced plastic and a metal element, wherein the metal element has an inner ring which rests on the inside of the wall of the hollow shaft and a further metal ring is used as an outer ring, so that the hollow shaft made of fiber-reinforced plastic between the two metal rings is clamped.
  • the connection is made by first thermally shrinking the outer of the two rings onto the shaft and then crimping them together with the outer ring onto the inner ring.
  • the US 4,792,320 A discloses a composite tube structure comprising a tubular member of fiber reinforced resin having a uniform inner diameter, a bracket attached to one end of the tubular member, and a sleeve overlapping one end of the tubular member and a plurality of circumferentially spaced ribs the sleeve, the ribs projecting radially outwardly from the sleeve, the end of the tubular member having a plurality of circumferentially spaced longitudinal slots for receiving the respective ribs and a tongue disposed between each pair of adjacent longitudinal slots.
  • the object is achieved by a connection between two components, wherein the two components plug-in sections with profiles which are plugged into each other, wherein the plug portions of the two components are inserted into each other in an overlap region and a winding region of the two components, which extends over the entire Overlap region extends and extends beyond the overlap region on both sides, is wrapped with a winding of fiber reinforced plastic, both components in the winding area, outside the overlap region, at least one circumferential formation, so that the winding of fiber reinforced plastic is positively connected to the formations.
  • the two components are thus inserted into one another according to the invention at their plug-in sections. So that the plug-in sections are plugged into each other, Both components must have similar profiles with similar dimensions, for example, similar diameters, which may be preferably designed as a closed round, rectangular or square profiles. Furthermore, the two components are wrapped with fiber-reinforced plastic, wherein the region of the winding extends over the entire section of the components, in which the profiles also overlap. According to the invention, at least the entire overlapping area is also wrapped.
  • the winding area of a connection extends over the entire overlapping area and extends beyond the overlapping area on both sides. In this way, a sufficient winding is achieved with fiber material, so that a stable non-positive connection is ensured.
  • both components have at least one formation in the winding region, so that the fiber-reinforced plastic winding is positively connected to the respective molding.
  • a stable positive connection is achieved by which, in particular, an axial sliding out along the axis of the insertion of the two components is avoided.
  • the matrix and the fiber of the winding in the shaping counteract forces along the component axis.
  • the fiber material of the fiber-reinforced plastic may advantageously consist of inorganic or organic reinforcing fibers, such as glass fibers, Kevlar fibers, aramid fibers, carbon fibers, vegetable fibers, rock fibers or mixtures thereof, which for example in the form of fiber strands, fiber fabrics, fiber braids, fiber knits and / or nonwoven fabrics available.
  • inorganic or organic reinforcing fibers such as glass fibers, Kevlar fibers, aramid fibers, carbon fibers, vegetable fibers, rock fibers or mixtures thereof, which for example in the form of fiber strands, fiber fabrics, fiber braids, fiber knits and / or nonwoven fabrics available.
  • the matrix material of the fiber-reinforced plastic may be a thermosetting or thermoplastic matrix, such as polypropylene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polyester resin or epoxy resin or an elastomeric matrix such as rubber or polyurethane.
  • the two components may be made of different materials.
  • the compound according to the invention can be used advantageously if at least one of the two components consists of fiber-reinforced plastic.
  • both components consist of fiber-reinforced plastic. Since both one or both components and the winding are made of fiber-reinforced plastic, problems with different materials, such as different thermal expansions and contact corrosion are avoided.
  • the at least one formation is preferably a circumferential in the circumferential direction of the closed profile of the at least one component taper, gradation or groove, ie in particular a circumferential groove.
  • the molding can be designed so that in addition to or alternatively to the positive connection in the longitudinal direction a positive connection against rotation, that is transversely to the longitudinal direction of the components is achieved.
  • a connection according to the invention comprises a third component which has a plug-in section, wherein the plug-in sections of the three components are inserted into one another in an overlapping region and a winding region of the three components, which at least partially coincides with the overlapping region, is wound with a winding of fiber-reinforced plastic.
  • the inventive joining of three components it is possible, for example, to build a stable T-connection of three components.
  • all three components at least each have a radial groove, which is wrapped in a form-fitting manner.
  • a T-connection or X-connection can also be constructed from only two components.
  • the first component preferably has at least one lateral opening, and one end of the second component is inserted, for example at right angles, into the opening of the first component.
  • the opening of the first component and the end of the second component then forms the plug-in sections.
  • the overlapping area is formed in that the end of the second component protrudes into the first component.
  • the first component may preferably have on both sides of the opening radially encircling formations, the second component near the plugged end a further radially encircling formation.
  • the winding which comprises fiber material
  • the winding may already contain the matrix material at the time of wrapping, that is to say be configured as pre-impregnated semi-finished product (so-called prepregs).
  • prepregs pre-impregnated semi-finished product
  • the winding at the time of wrapping is a dry fiber material without matrix material.
  • a matrix material is introduced into the fiber material in this case.
  • the matrix material is injected or cast into the fiber material.
  • FIG. 1-3 an inventive method for connecting two components 1 and 2 is shown, wherein the two components 1 and 2 have plug-in sections which are plugged into one another.
  • the components may have specially shaped plug-in sections or, as shown in the figures, may be designed entirely such that they can be plugged into one another.
  • Fig. 1 shows the first process step in which the two plug-in sections of the two components 1 and 2 are inserted into one another in an overlapping area d1.
  • the overlapping area d1 is smaller than the intended winding area d2 in the direction of the insertion into one another and represents a partial area of the winding area d2.
  • Formations 4 running around the profiles of the plug sections are formed on both components 1 and 2, which are designed as grooves with sloping walls. The grooves are in both components 1 and 2 outside of the overlap region d1, but within the winding area d2.
  • Fig. 2 a further process step is shown, in which the winding region of the two components 1 and 2 is wound with a winding 3 made of fiber material.
  • the winding 3 can consist of preimpregnated or dry fibers without matrix material.
  • the winding 3 also comes to lie within the formations 4 of the two components 1 and 2.
  • Fig. 3 is shown after the application of the winding 3, at least the connection region of the two components 1 and 2 inserted into a tool 5.
  • a plastic matrix can also be injected into the winding 3 in the tool 5.
  • the fiber-reinforced plastic cures in the tool 5 in a known manner, for example by chemical means. Subsequently, the finished composite of component 1, component 2 and winding 3 can be removed from the tool 5.
  • Fig. 4 represents inventive interconnected components 1 and 2, which are inserted into each other in an overlap region in the direction of a common longitudinal axis of the components, and in a winding region with an already cured winding 3 of fiber-reinforced Plastic are covered. In the overlap region, this results in the formation of a zone 6 with non-positive connection between the two components 1 and 2 and the formation of zones 7 with positive connection between the recesses 4 of the components 1 and 2 and the winding. 3
  • Fig. 5 illustrates a component 1 with a triangular profile, which is prepared for use in a compound according to the invention.
  • the component 1 has a circumferential groove as a molding 4.
  • another at least approximately similar component 1 can be inserted, and are wrapped in the region of the molding 4 with fiber-reinforced plastic.
  • Fig. 6 Similar to the Fig. 5 provides Fig. 6 a component 1 with a hollow-chamber profile that outside circumferentially also has a molding 4, for use in a compound according to the invention.
  • Fig. 7 is a three-dimensional sectional view of a compound according to the invention between two components 1 and 2 with a closed square profile.
  • corresponding open mold, for example U-shape, of connected components 1 can also be produced as a result of a joining method according to the invention, in particular if interconnected closed components 1 are separated into two approximately U-shaped halves after wrapping and preferably after hardening along the longitudinal axis become.
  • Fig. 8 is a three-dimensional sectional view of a compound according to the invention between three components 1, 2 and 8, which together form a tee form.
  • each of the components 1, 2, 8 have a molding 4, in particular a groove.
  • the Fig. 8 are seen as a T-connection of only two components, in which case one of the two components, which is formed by 1 and 2, a continuous profile with two formations 4 left and right of a lateral opening, and the other component, formed by 8, in the opening of the continuous profile 1, 2 is inserted.
  • the entire area of the joint comprising the three formations 4 is wrapped in fiber reinforced plastic.
  • the invention thus enables a simple and reliable connection between two components.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen, wobei die beiden Bauteile Steckabschnitte mit Profilen aufweisen, die ineinander steckbar sind und ein Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, wobei die beiden Bauteile Steckabschnitte mit Profilen aufweisen, die ineinander steckbar sind.
  • Das einfache Ineinanderstecken von derartigen Bauteilen reicht oft nicht aus um eine stabile Verbindung herzustellen, daher ist es beispielsweise bekannt die Verbindungsbereiche zusätzlich zu kleben, zu verschweißen, zu nieten oder zu verschrauben. Insbesondere wenn eines der beiden Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff besteht und das weitere Bauteil entweder ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff oder auch aus einem anderen Material hergestellt ist, wurden auch andere Verbindungsmethoden, wie die Verwendung von Inserts oder Flanschen als Verbindungselemente vorgeschlagen. Hierdurch werden jedoch separat vorgefertigte Verbindungselemente benötigt. Vor allem wenn die beiden Bauteile oder Bauteile und Verbindungselemente aus unterschiedlichen Materialien bestehen sind die genannten Verbindungen oft unzureichend, da es zu unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten und unterschiedlicher Korrosion der Bauteile kommt.
  • Ein Verfahren zur Verbindung zweier Stabenden aus faserverstärktem Kunststoff ist beispielsweise aus der DE 3508644 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Enden der zu verbindenden Stäbe abgeschrägt und hierauf fluchtgerecht miteinander verklebt.
  • Die EP 0 059 163 A1 offenbart eine Verbindung zwischen einer Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff und einem Metallelement, wobei das Metallelement einen inneren Ring aufweist, der innen an der Wand der Hohlwelle anliegt und ein weiterer Metallring als äußerer Ring verwendet wird, so dass die Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff zwischen den beiden Metallringen eingespannt ist. Die Verbindung wird hergestellt indem zuerst der äußere der beiden Ringe auf die Welle und dann diese zusammen mit dem äußerem Ring auf den inneren Ring thermisch aufgeschrumpft werden.
  • Die US 4 792 320 A offenbart eine zusammengesetzte Röhrenstruktur, umfassend ein rohrförmiges Element aus faserverstärktem Harz mit einem einheitlichen Innendurchmesser, einen an einem Ende des rohrförmigen Elements befestigten Bügel und eine Hülse, die überlappend mit einem Ende des rohrförmigen Elements angeordnet ist, sowie eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Rippen an der Hülse, wobei die Rippen von der Hülse radial nach außen vorstehen, wobei das Ende des rohrförmigen Teils eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Längsschlitzen zur Aufnahme der entsprechenden Rippen und eine zwischen jedem Paar benachbarter Längsschlitze angeordnete Zunge aufweist.
  • Die bekannten Verbindungen sind somit teils wenig zuverlässig und andererseits komplex und aufwändig in der Herstellung.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Verbindungen zwischen zwei Bauteilen der genannten Art in dieser Hinsicht zu verbessern und insbesondere eine effiziente und einfach herzustellende Verbindung anzugeben. Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile der genannten Art anzugeben.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen, wobei die beiden Bauteile Steckabschnitte mit Profilen aufweisen, die ineinander steckbar sind, wobei die Steckabschnitte der beiden Bauteile in einem Überlappungsbereich ineinander gesteckt sind und ein Wickelbereich der beiden Bauteile, der sich über den gesamten Überlappungsbereich erstreckt und beiderseits über den Überlappungsbereich hinausreicht, mit einer Wicklung aus faserverstärktem Kunststoff umwickelt ist, wobei beide Bauteile im Wickelbereich, außerhalb des Überlappungsbereichs, zumindest eine umlaufende Ausformung aufweisen, so dass die Wicklung aus faserverstärktem Kunststoff formschlüssig mit den Ausformungen verbunden ist.
  • Weiters erfolgt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mit einem Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, wobei die beiden Bauteile Steckabschnitte mit Profilen aufweisen, die ineinander steckbar sind, umfassend die Verfahrensschritte
    • Ineinanderstecken der beiden Steckabschnitte der beiden Bauteile in einem Überlappungsbereich,
    • Umwickeln eines Wickelbereiches der beiden Bauteile, der sich über den gesamten Überlappungsbereich erstreckt und beiderseits über den Überlappungsbereich hinausreicht, mit einer Wicklung umfassend faserverstärkten Kunststoff,
    • Aushärten eines Matrix-Materials der Wicklung in einem Werkzeug.
  • Die beiden Bauteile sind also erfindungsgemäß an deren Steckabschnitten ineinandergesteckt. Damit die Steckabschnitte ineinander steckbar sind, müssen beide Bauteile ähnliche Profile mit ähnlichen Dimensionen, beispielsweise ähnlichen Durchmessern, aufweisen, die vorzugsweise als geschlossene runde, rechteckige oder quadratische Profile ausgeführt sein können. Weiters sind die beiden Bauteile mit faserverstärktem Kunststoff umwickelt, wobei der Bereich der Wicklung sich über den gesamten Abschnitt der Bauteile erstreckt, in dem sich die Profile auch überlappen. Erfindungsgemäß ist zumindest der gesamte Überlappungsbereich auch umwickelt.
  • Erfindungsgemäß erstreckt sich der Wickelbereich einer Verbindung über den gesamten Überlappungsbereich und reicht beiderseits über den Überlappungsbereich hinaus. Auf diese Weise wird eine ausreichende Wicklung mit Fasermaterial erzielt, so dass eine stabile kraftschlüssige Verbindung gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäß weisen beide Bauteile im Wickelbereich zumindest eine Ausformung auf, so dass die Wicklung aus faserverstärktem Kunststoff formschlüssig mit der jeweiligen Ausformung verbunden ist. Dadurch wird zusätzlich zur kraftschlüssigen Kraftkomponente auch ein stabiler Formschluss erreicht, durch den insbesondere ein axiales Herausgleiten entlang der Achse des Ineinandersteckens der beiden Bauteile vermieden wird. Auf diese Weise wirken bevorzugt die Matrix und die Faser der Wicklung in der Ausformung Kräften entlang der Bauteilachse entgegen.
  • Das Fasermaterial des faserverstärkten Kunststoffes kann dabei vorteilhaft aus anorganischen oder organischen Verstärkungsfasern bestehen, wie zum Beispiel aus Glasfasern, Kevlarfasern, Aramidfasern, Carbonfasern, Pflanzenfasern, Gesteinsfasern oder Gemische derselben, welche beispielsweise in Form von Fasersträngen, Fasergeweben, Fasergeflechten, Fasergestricken und/oder Faservliesen vorliegen.
  • Das Matrix-Material des faserverstärkten Kunststoffes kann eine duroplastische oder auch thermoplastische Matrix sein, wie zum Beispiel Polypropylen, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyesterharz oder Epoxidharz oder auch eine elastomere Matrix wie Gummi oder Polyurethan.
  • In einer Ausführungsform können die beiden Bauteile aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  • Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Verbindung vorteilhaft einsetzbar wenn zumindest einer der beiden Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Besonders bevorzugt bestehen beide Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff. Da sowohl eines oder beide Bauteile als auch die Wicklung aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, werden Probleme mit unterschiedlichen Werkstoffen, wie unterschiedliche Wärmeausdehnungen und Kontaktkorrosion vermieden.
  • Dabei ist die zumindest eine Ausformung bevorzugt eine in Umfangsrichtung des geschlossenen Profils des zumindest einen Bauteils umlaufende Verjüngung, Abstufung oder Nut, also insbesondere eine umlaufende Rille. Hierdurch wird ein Formschluss in Längsrichtung der Bauteile erreicht.
  • Bevorzugt kann die Ausformung so ausgeführt sein, dass zusätzlich oder alternativ zum Formschluss in Längsrichtung ein Formschluss gegen Verdrehung, also quer zur Längsrichtung der Bauteile erreicht wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst eine erfindungsgemäße Verbindung einen dritten Bauteil, der einen Steckabschnitt aufweist, wobei die Steckabschnitte der drei Bauteile in einem Überlappungsbereich ineinander gesteckt sind und ein Wickelbereich der drei Bauteile, der mindestens teilweise mit dem Überlappungsbereich zusammenfällt, mit einer Wicklung aus faserverstärktem Kunststoff umwickelt ist. Durch das erfindungsgemäße Verbinden von drei Bauteilen ist es beispielsweise möglich eine stabile T-Verbindung aus drei Bauteilen aufzubauen. Dabei weisen besonders bevorzugt alle drei Bauteile zumindest je eine radiale Rille auf, die formschlüssig umwickelt wird.
  • Erfindungsgemäß kann eine T-Verbindung oder X-Verbindung auch aus lediglich zwei Bauteilen aufgebaut werden. Dabei weist das erste Bauteil bevorzugt zumindest eine seitliche Öffnung auf, und ein Ende des zweiten Bauteils wird, beispielsweise im rechten Winkel, in die Öffnung des ersten Bauteils eingesteckt. Die Öffnung des ersten Bauteils und das Ende des zweiten Bauteils bildet dann die Steckabschnitte. Der Überlappungsbereich ist dadurch ausgebildet, dass das Ende des zweiten Bauteils in den ersten Bauteil hineinragt. Der erste Bauteil kann bevorzugt zu beiden Seiten der Öffnung radial umlaufende Ausformungen aufweisen, der zweite Bauteil nahe dessen eingestecktem Ende eine weitere radial umlaufende Ausformung. Die Wicklung mit faserverstärktem Kunststoff, und daher der Wickelbereich, wird dann vorteilhaft alle drei Ausformungen formschlüssig bedecken.
  • Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung dient das erwähnte erfindungsgemäße Verfahren das zumindest folgende Schritte umfasst:
    • Ineinanderstecken der beiden Steckabschnitte der beiden Bauteile in einem Überlappungsbereich,
    • Umwickeln eines Wickelbereiches der beiden Bauteile, der sich über den gesamten Überlappungsbereich erstreckt und beiderseits über den Überlappungsbereich hinausreicht, mit einer Wicklung umfassend faserverstärkten Kunststoff,
    • Aushärten eines Matrix-Materials der Wicklung in einem Werkzeug.
  • Dabei kann die Wicklung, die Fasermaterial umfasst, zum Zeitpunkt des Umwickelns bereits das Matrix-Material enthalten, also als vorimprägniertes Halbzeug (sog. Prepregs) ausgebildet sein. Dadurch ist es nicht erforderlich zu einem späteren Zeitpunkt der Wicklung Matrix-Material beizugeben.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Verbindung zweier Bauteile ist die Wicklung zum Zeitpunkt des Umwickelns ein trockenes Fasermaterial ohne Matrix-Material. Nach dem Umwickeln der Bauteile wird in diesem Fall ein Matrix-Material in das Fasermaterial eingebracht.
  • Bevorzugt wird das Matrix-Material nach dem Umwickeln in einem Werkzeug in das Fasermaterial injiziert oder eingegossen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
    • Fig. 1
    ist eine 3D-Darstellung eines ersten Schrittes eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Fig. 2
    ist eine 3D-Darstellung eines zweiten Schrittes eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Fig. 3
    ist eine 3D-Darstellung eines dritten Schrittes eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Fig. 4
    ist eine 3D-Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei Bauteilen mit kreisförmigem Profil.
    Fig. 5
    ist eine 3D-Darstellung eines Bauteiles mit dreieckigem Profil zur Nutzung in einer erfindungsgemäßen Verbindung.
    Fig. 6
    ist eine 3D-Darstellung eines Bauteiles mit Hohlkammer-Profil zur Nutzung in einer erfindungsgemäßen Verbindung.
    Fig. 7
    ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei Bauteilen mit einem Vierkant-Profil.
    Fig. 8
    ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen drei Bauteilen zu einem T-Stück.
  • In den Fig. 1-3 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile 1 und 2 dargestellt, wobei die beiden Bauteile 1 und 2 Steckabschnitte aufweisen, die ineinander steckbar sind. Die Bauteile können dabei eigens ausgeformte Steckabschnitte aufweisen oder auch, wie in den Figuren dargestellt, zur Gänze so ausgebildet sein, dass sie ineinander steckbar sind.
  • Fig. 1 zeigt dabei den ersten Verfahrensschritt, in dem die beiden Steckabschnitte der beiden Bauteile 1 und 2 in einem Überlappungsbereich d1 ineinander gesteckt werden. Der Überlappungsbereich d1 ist in Richtung des Ineinandersteckens kleiner als der vorgesehene Wickelbereich d2 und stellt einen Teilbereich des Wickelbereichs d2 dar. An beiden Bauteilen 1 und 2 sind um die Profile der Steckabschnitte umlaufende Ausformungen 4 ausgebildet, die als Nuten mit schrägen Wänden ausgeführt sind. Die Nuten liegen bei beiden Bauteilen 1 und 2 außerhalb des Überlappungsbereiches d1, jedoch innerhalb des Wickelbereiches d2.
  • In Fig. 2 ist ein weiterer Verfahrensschritt dargestellt, in dem der Wickelbereich der beiden Bauteile 1 und 2 mit einer Wicklung 3 aus Fasermaterial umwickelt ist. Die Wicklung 3 kann dabei aus bereits vorimprägnierten oder auch aus trockenen Fasern ohne Matrix-Material bestehen. Die Wicklung 3 kommt dabei auch innerhalb der Ausformungen 4 der beiden Bauteile 1 und 2 zu liegen.
  • Wie in Fig. 3 dargestellt wird nach dem Aufbringen der Wicklung 3 zumindest der Verbindungsbereich der beiden Bauteile 1 und 2 in ein Werkzeug 5 eingelegt. In die Wicklung 3 kann erforderlichenfalls im Werkzeug 5 noch eine Kunststoff-Matrix injiziert werden. Der faserverstärkte Kunststoff härtet im Werkzeug 5 in bekannter Weise aus, beispielsweise auf chemischem Weg. Anschließend kann der fertiggestellte Verbund aus Bauteil 1, Bauteil 2 und Wicklung 3 aus dem Werkzeug 5 entnommen werden.
  • Fig. 4 stellt erfindungsgemäß miteinander verbundene Bauteile 1 und 2 dar, die in einem Überlappungsbereich in Richtung einer gemeinsamen Längsachse der Bauteile ineinander gesteckt sind, und in einem Wickelbereich mit einer bereits ausgehärteten Wicklung 3 aus faserverstärktem Kunststoff bedeckt sind. Im Überlappungsbereich kommt es dabei zur Ausbildung einer Zone 6 mit kraftschlüssiger Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 1 und 2 und zur Ausbildung von Zonen 7 mit formschlüssiger Verbindung zwischen den Ausnehmungen 4 der Bauteile 1 und 2 und der Wicklung 3.
  • Fig. 5 stellt ein Bauteil 1 mit dreieckigem Profil dar, dass zur Nutzung in einer erfindungsgemäßen Verbindung vorbereitet ist. Dazu weist das Bauteil 1 eine umlaufende Rille als Ausformung 4 auf. In das Bauteil 1 kann beispielsweise ein weiteres zumindest annähernd gleichartiges Bauteil 1 gesteckt werden, und im Bereich des Ausformung 4 mit faserverstärktem Kunststoff umwickelt werden.
  • Ähnlich der Fig. 5 stellt Fig. 6 ein Bauteil 1 mit Hohlkammer-Profil dar, dass außen umlaufend ebenfalls eine Ausformung 4 aufweist, zur Nutzung in einer erfindungsgemäßen Verbindung.
  • Fig. 7 ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei Bauteilen 1 und 2 mit einem geschlossenen Vierkant-Profil.
  • Eine der Fig. 7 entsprechende offene Form, beispielsweise U-Form, von verbundenen Bauteilen 1 kann jedoch auch als Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens hergestellt werden, insbesondere wenn miteinander verbundene geschlossene Bauteile 1 nach dem Umwickeln und bevorzugt nach dem Aushärten entlang der Längsachse in zwei annähernd U-förmige Hälften getrennt werden.
  • Fig. 8 ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen drei Bauteilen 1, 2 und 8, die zusammen ein T-Stück bilden. Hierbei kann jedes der Bauteile 1, 2, 8 eine Ausformung 4, insbesondere eine Rille, aufweisen. Alternativ kann die Fig. 8 als T-Verbindung lediglich zweier Bauteile gesehen werden, wobei dann eines der beiden Bauteile, dass durch 1 und 2 gebildet ist, ein durchgehendes Profil mit zwei Ausformungen 4 links und rechts einer seitlichen Öffnung darstellt, und das andere Bauteil, durch 8 gebildet, in die Öffnung des durchgehenden Profils 1, 2 eingesteckt ist. Der gesamte Bereich der Verbindung, der die drei Ausformungen 4 umfasst, ist mit faserverstärktem Kunststoff umwickelt.
  • Die Erfindung ermöglicht somit eine einfache und zuverlässige Verbindung zwischen zwei Bauteilen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    erster Bauteil
    2
    zweiter Bauteil
    3
    Wicklung
    4
    Ausformung
    5
    Werkzeug
    6
    Zone mit kraftschlüssiger Verbindung
    7
    Zone mit formschlüssiger Verbindung
    8
    dritter Bauteil
    d1
    Überlappungsbereich
    d2
    Wickelbereich

Claims (9)

  1. Verbindung zwischen zwei Bauteilen (1, 2), wobei die beiden Bauteile (1, 2) Steckabschnitte mit Profilen aufweisen, die ineinander steckbar sind, wobei die Steckabschnitte der beiden Bauteile (1, 2) in einem Überlappungsbereich (d1) ineinander gesteckt sind und ein Wickelbereich (d2) der beiden Bauteile (1, 2), der sich über den gesamten Überlappungsbereich (d1) erstreckt und beiderseits über den Überlappungsbereich (d1) hinausreicht, mit einer Wicklung (3) aus faserverstärktem Kunststoff umwickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Bauteile (1, 2) im Wickelbereich (d2), außerhalb des Überlappungsbereichs (d1), zumindest eine umlaufende Ausformung (4) aufweisen, so dass die Wicklung (3) aus faserverstärktem Kunststoff formschlüssig mit den Ausformungen (4) verbunden ist.
  2. Verbindung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  3. Verbindung nach einem der zuvor genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Bauteile (1, 2), bevorzugt beide Bauteile (1, 2) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.
  4. Verbindung nach einem der zuvor genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (4) in Umfangsrichtung des geschlossenen Profils des jeweiligen Bauteils (1, 2) umlaufende Verjüngungen, Abstufungen, Rillen oder Nuten sind.
  5. Verbindung nach einem der zuvor genannten Ansprüche,
    gekennzeichnet durch, einen dritten Bauteil (8) der einen Steckabschnitt aufweist, wobei die Steckabschnitte der drei Bauteile (1, 2, 8) in einem Überlappungsbereich (d1) ineinander gesteckt sind und ein Wickelbereich (d2) der drei Bauteile (1, 2, 8), der sich über den gesamten Überlappungsbereich (d1) erstreckt und allseitig über den Überlappungsbereich (d2) hinausreicht, mit einer Wicklung (3) aus faserverstärktem Kunststoff umwickelt ist.
  6. Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile (1, 2), wobei die beiden Bauteile (1, 2) Steckabschnitte mit Profilen aufweisen, die ineinander steckbar sind, umfassend folgende
    Verfahrensschritte:
    - Ineinanderstecken der beiden Steckabschnitte der beiden Bauteile (1, 2) in einem Überlappungsbereich (d1),
    - Umwickeln eines Wickelbereiches (d2) der beiden Bauteile (1, 2), der sich über den gesamten Überlappungsbereich (d1) erstreckt und beiderseits über den Überlappungsbereich (d2) hinausreicht, mit einer Wicklung (3) umfassend faserverstärkten Kunststoff, wobei beide Bauteile (1, 2) im Wickelbereich (d2), außerhalb des Überlappungsbereichs (d1), zumindest eine umlaufende Ausformung (4) aufweisen, so dass die Wicklung (3) aus faserverstärktem Kunststoff formschlüssig mit den Ausformungen (4) verbunden ist,
    - Aushärten eines Matrix-Materials der Wicklung (3) in einem Werkzeug (5).
  7. Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile (1, 2) nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Wicklung (3) zum Zeitpunkt des Umwickelns bereits das Matrix-Material enthält, also als vorimprägniertes Halbzeug ausgebildet ist.
  8. Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile (1, 2) nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Wicklung (3) zum Zeitpunkt des Umwickelns ein trockenes Fasermaterial ohne Matrix-Material ist und das nach dem Umwickeln ein Matrix-Material in das Fasermaterial eingebracht wird.
  9. Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile (1, 2) nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass das Matrix-Material nach dem Umwickeln in einem Werkzeug (5) in das Fasermaterial injiziert oder eingegossen wird.
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